KBl İzabe, Tügsaş ve Organize Sanayi Bölge Tesislerinin (Samsun, Tekkeköy) Çevresel Etkileri

Transkript

1 KBl İzabe, Tügsaş ve Organize Sanayi Bölge Tesislerinin (Samsun, Tekkeköy) Çevresel Etkileri KBİ İzabe, Tügsaş ve Organize Sanayi Bölge Tesislerinin (Samsun, Tekkeköy) Çevresel Etkileri The Environmental impacts of Karadeniz Copper Industries (KBİ) Smelting Plant, Fertilizer Industry (Tügsaş) and The industrial Park Facilities (IPF) in Tekkeköy, Samsun * Abdullah ÇUBUKÇU, *Necati TÜYSÜZ *MTA Genel Müdürlüğü, MAT Dairesi, Ankara ** KTÜ Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Trabzon ÖZ Tekkeköy (Samsun) yöresinde yer alan çalışma alanı, Karadeniz Bakır İşletmeleri (KBİ) İzabe Tesisi, Samsun Gübre Sanayi (TÜGSAŞ) Tesisi ve Samsun Organize Sanayi (OSB) Bölgesi tesislerini kapsamaktadır. Bu çalışmada, bu tesislerin çevresel etkilerini belirlemek amacıyla, tesislerin çevresindeki toprak, bitki ve sularda ağır metal (genelde Cu, Pb, Zn, Fe, Mn, Cd ) ve S analizleri irdelenmiştir. Çalışma sahasındaki topraklarda Cu, Pb, Zn, Fe ve Mn kirliliği belirlenmiş olup, bu kirliliğin kaynağı tesislerdir. Cu kirliliği muhtemelen KBİ, Tügsaş ve OSB tesislerinden, Zn ve Pb kirliliği Tügsaş ve OSB tesislerinden kaynaklanmaktadır. Fe ve Mn kirliliğinin kaynağı ise, KBİ tesisidir. KBİ (Bakır İzabe) tesisi atık alanı çevresinden yüzey (0-20 cm) ve derinden (20-50 cm) alman toprak örneklerinde, yüzeydeki kirlenmenin derine göre daha fazla olduğu görülmektedir. KBİ ve Tügsaş tesisleri, çalışma sahasındaki bitkilerde Cu, Pb, Zn ve Fe kirliliği, OSB tesisleri ise Cu ve Pb kirliliği oluşturnaktadır. Cu, Pb, Zn, Fe ve S, tütün (Nicotiana tabacum) bitkisi üzerinde; Cu, Zn, Fe, mısır (Zea mays) bitkisi üzerinde; Cu, Pb, Fe ve S, lahana (Brassica oleracea) bitkisi üzerinde kirlilik oluşturmaktadır. İnceleme sahasındaki sularda, KBİ tesisi Pb kirliliği ile düşük düzeyde Cu ve Fe kirliliği oluşturmakta; Tügsaş tesisi düşük düzeyde Cu, Fe ve Mn kirliliği meydana getirmekte; OSB tesisleri ise Pb kirliliği ile düşük düzeyde, Fe ve Mn kirliliği oluşturmaktadır. Anahtar kelimeler: Samsun, Tekkeköy, KBİ, TÜGSAŞ, OSB, Topraktaki kirlenme, Bitkideki kirlenme, Sudaki kirlenme ABSTRACT This study has been c onducted around KBİ, Tügsaş and IPF that are located in Tekkeköy, Samsun, in order to reveal the impacts of these industries, Cu, Zn, Pb, Fe, Mn, Cd and S analyses in soil, plant and water samples were conducted. in the study area, Cu, Zn, Pb, Fe and Mn pollution was determined in soil samples and attributed to the above mentioned industrial facilities. Mostprobably the sources of Cu pollution are derived from KBİ, Tügsaş and IPF; Zn and Pb pollution originates from Tügsaş and IPF; Fe ve Mn pollution is attributed to KBI. in addition to this, taking into account the samples collected from the surface (0-20 cm), and from depth (20-50 cm) around KBİ, the pollution appears to be limited to the soil

2 Jeoloji Mühendisliği Dergisi 29 (1) Araştırma Makalesi / Research Article surface. in the plant samples collected from the study area, KBİ and TÜGSAŞ appear to cause Cu, Pb, Zn and Fe pollution, and IPF appear to cause Cu and Pb pollution. Pollutants observed in tobacco (Nicotiana tobacum) are Cu, Pb, Zn, Fe and S; in maize (Zea mays) are Cu, Zn andfe; and in cabbage (Brassica oleracea) are Cu, Pb, Fe and S. in the watersamples collectedfrom the study area revealed that KBİ has causing Pb pollution and a relatively lower level of Cu and Fe pollution; TÜGSAŞ is causing a lower level of Cu, Fe and Mn; and IPF are causing Pb pollution anda relatively lower level of Fe and Mn pollution. Keywords: Samsun, Tekkeköy, Karadeniz Copper Industries Smelting Plant, Fertilizer İndustry, The Industrial Park Facilities, Pollution in soil, Pollution in plants, Pollution in water. GİRİŞ Organizmaların yaşayabildiği ortam, onların çevresini oluşturmaktadır. Günümüzde ise çevre daha çok insanın yaşadığı doğa parçası olarak değerlendirilmektedir. Madencilik ve endüstriyel faaliyetlerin, ekolojik denge ve özellikle de flora ve fauna üzerinde oluşturduğu değişiklikler, insanı ve çevresini de olumsuz etkilemektedir. Bu yüzden günümüzde tüm dünyada çevreye büyük önem verilmektedir. Son yıllarda Türkiye de bu akımdan etkilenmiştir. Ancak sürdürülebilir kalkınma perspektifinde, hem faaliyetlerin devam etmesi, hem de bu faaliyetlerin olası etkilerinin en aza indirilmesi gerekmektedir. Bu kapsamda, Karadeniz Bölgesi'nde Samsun (Tekkeköy) yöresinde bulunan Karadeniz Bakır İşletmeleri İzabe Tesisi (KBİ), Samsun Gübre Sanayi (TÜGSAŞ) ve Samsun Organize Sanayi Bölgesi (SOSB) (Elektrolitik Bakır Sanayi, Petrol Ofisi ve Aygaz Dolum Tesisleri vs.) çalışma alanı olarak seçilmiştir. Daha önce bölgede yapılan çalışmalarda; Müezzinoğlu (1973), Samsun Gübre Sanayi (TÜGSAŞ) baca emisyonlarını, Karadeniz Bakır İşletmeleri (KBİ) üretime başlamadan önce ölçmüş ve yaptığı ölçümlerde TÜGSAŞ tesislerinin 615 kg/saat S0 2 gazını havaya verdiğini belirlemiştir. Bu miktarın az bir kısmı dahi bacadan atıldığında, bunlardan H 2 S0 4 veya onun anhidriti şeklinde yeryüzüne dönüşümler olduğunu, bölgede iklimin yağışlı olması ve havada oransal nemin de yüksek olması sonucu, bu emisyon değerinin toprak ve bitkilerde doğrudan asit etkisi yaptığını belirtmiştir. Çepel ve diğerleri (1980), Samsun Gelemen Orman Fidanlığındaki bazı ağaç türlerinde S0 2 gazının meydana getirdiği zararları incelemişlerdir. Bu inceleme sonucuna göre KBİ ve TÜGSAŞ Fabrikalarından çıkan dumanlar içindeki S0 2 gazının çevredeki iğne yapraklı ağaç türlerinde ve tütün yapraklarında ölümcül zararlar oluşturduğunu söylemişlerdir. Atamer (1985), TÜGSAŞ ve KBİ tesisleri çevresindeki topraklarda yapmış olduğu araştırmada, bu kuruluşların Çarşamba ve Tekkeköy Ovaları'nda yoğun ağır metal kirlenmesine yol açtığım belirlemiştir. Bu kirlenmenin nedenlerini ise üretim aşamasında hammaddenin istenilen özelliklerde olmaması, makina ve donanımların verimli çalıştırılamamasına bağlamıştır. Kara ve diğerleri (1998) Samsun Gübre Sanayi (TÜGSAŞ) ve Karadeniz Bakır İşletmeleri (KBİ) baca gazlarının çevredeki tarım topraklarının bazı kimyasal ve biyolojik özellikleri ile mikroelement kapsamlarına olan etkilerini araştırmışlardır. Araştırma sonucuna göre Samsun Gübre Sanayi (TÜGSAŞ) ve Karadeniz Bakır İşletmeleri (KBİ) baca gazlarının çevre topraklarına kirletici bir etki yaptığı, topraktaki kalıntı kirleticilerin miktarlarının toprağın üst zonlarmda daha fazla olduğu belirlenmiştir.

3 46 KBl İzabe, Tügsaş ve Organize Sanayi Bölge Tesislerinin (Samsun, Tekkeköy) Çevresel Etkileri Bölgede bu kadar yoğun çalışılmasına rağmen, hiçbir araştırmacı Karadeniz Bakır İşletmeleri İzabe Tesisi (KBİ), Samsun Gübre Sanayi (TÜGSAŞ) ve Samsun Organize Sanayi Bölgesi (SOSB) çevresindeki kayaç, toprak, bitki ve su ortamlarını irdeleyip birlikte değerlendirmemiştir. Bu nedenle başta KBİ ve Tügsaş tesisleri olmak üzere, OSB tesislerinin olası çevresel etkileri ortaya konmaya çalışılmış ve bu etkilerin giderilmesi amacıyla çözüme yönelik alternatifler üretilmiştir. Çalışma alanı olarak bu bölgenin seçilmesinin ana nedeni, bölgenin hem 1. sınıf tarım arazisi olan Çarşamba ovasına, hem de şehir merkezine çok yakın olması ve kıyı şeridinde yer alması sebebiyle denize de olası etkisinin bulunabilmesidir. Çalışma alanı Orta Karadeniz Bölgesi, Karadeniz kıyı şeridinde, Samsun İli Tekkeköy ilçesi F-36b3, c2 ve F-37a4, di paftaları içerisinde yer almaktadır (Şekil 1). Şekil 1. Çalışma sahasının yer bulduru haritası Figüre 1. Location map of the study area BÖLGESELJEOLOJİ Çalışma sahası Türkiye'nin tektonik kuşaklarından biri olan Doğu Pontidler'in batısında yer alır. Çalışma alanını da içine alan bölgenin en yaşlı birimi İnözü Formasyonudur. Metakumtaşı ve sleyt ardalanmasından oluşan Jura yaşlı bu birimin alt dokanağı gözlenememektedir (Ketin, 1962; Gedik ve Korkmaz, 1984). Bu formasyon, kireçtaşı olistolitleri içeren kumtaşı-şeyl ardalanmalı Alt Kretase yaşlı Kavak Formasyonu tarafından uyumlu olarak örtülür (Blumenthal, 1940; Gayle, 1959; Badgley, 1959; Ketin ve Gümüş, 1963; Gedik ve Korkmaz, 1984). Bir çökelmezlik evresinden sonra, Santoniyen'de Kapanboğazı Formasyonunun pelajik kireçtaşları, Kavak Formasyonu üzerine uyumsuz olarak gelir (Blumenthal, 1940; Gayle, 1959; Badgley, 1959; Ketin ve Gümüş, 1963; Gedik ve Korkmaz, 1984). Kapanboğazı Formasyonu üzerine uyumlu olarak gelen Kampaniyen-Maestrihtiyen yaşlı Yemişliçay Formasyonu ise kumtaşı, şeyl, tüf, tüffit, aglomera ardalanmasından oluşan volkano-tortul özellikte bir istiftir (Gedik ve Korkmaz, 1984). Bu formasyon üzerine Maestrihtiyen yaşlı kumtaşı, marn, şeyl ardalanmasından oluşan türbiditik fasiyesteki Cankurtaran Formasyonu gelir (Blumenthal, 1940; Gayle, 1959; Badgley, 1959; Ketin ve Gümüş, 1963; Gedik ve Korkmaz, 1984; Yoldaş vd., 1985). Üst Maestrihtiyen-Paleosen zaman aralığında havza karbonat platformundan beslenmiş ve değişik akış rejimli türbiditik akıntılar tarafından Akveren Formasyonunun kalkarenitleri (kireçtaşı, kumlu kireçtaşı, marn ardalanması) çökelmiştir (Gayle, 1959; Badgley, 1959; Ketin ve Gümüş, 1963; Gedik ve Korkmaz, 1984; Yoldaş ve diğ., 1985). Bu birim üzerine gelen Atbaşı Formasyonunun kırmızı renkli kumtaşı ve marn ardalanması, Alt Eosen'de havzanın derin denizel özelliğini koruduğunu göstermektedir. Kumtaşı, marn ardalanmasından oluşan Lütesiyen yaşlı Kusuri Formasyonu,

4 Jeoloji Mühendisliği Dergisi 29 (1) 2005 Araştırma Makalesi / Research Article I Atbaşı Formasyonunun üzerine gelir (Ketin ve Gümüş, 1963; Gedik ve Korkmaz, 1984). Yaşı Üst Eosen olarak kabul edilen Tekkkeköy Formasyonunun volkanit ve volkano-tortul kayaçları Kusuri Formasyonu üzerine çalışma alanının doğusunda uyumlu, batısında ise uyumsuz olarak gelir (Gedik ve Korkmaz, 1984; Yoldaş ve diğ., 1985). Eosen sonrası (Üst Miyosen-Pliyosen) bir volkanizmanın ürünü olan Mahmurdağ Volkanitleri batolit, dayk ve siller şeklinde daha yaşlı Formasyonları keserek çıkmış ya da aralarına yerleşmiştir (Gedik vd., 1984; Gedik ve Korkmaz, 1984). Saha da yüzeyleyen en son birim Kuvaterner yaşlı alüvyonlardır. İnceleme Alanının Jeolojisi Samsun ili Tekkeköy ilçesi içerisinde yer alan inceleme alanında Yoldaş ve diğerleri (1985), tarafından adlandırılan Eosen yaşlı Tekkeköy Formasyonu ve Kuvaterner yaşlı alüvyonlar yer almaktadır (Şekil 2). Tekkeköy Formasyonu'nun tabanında kumtaşı, silttaşı ve çakıltaşlarının oluşturduğu çökel kayalar yer almaktadır. Çökel kayaların üstünde volkanoklastitler ve volkanoklastitlerin de üzerinde volkanitler egemendir. Ancak, inceleme alanında sadece volkanoklastitler ve volkanitler izlenebilmektedir. Bu birimler de inceleme alanında, tabanda kahve renkli volkanik breş ile yeşil, krem ve beyaz renkli tüf, üstte ise siyah, yeşil ve kahverengi renklerde bazalt ve andezitlerle temsil edilmektedir. Volkanik Breş çalışma sahasında yer yer gevşek çimentolu, yer yer de çok sert ve sağlam yapıdadır. Başlıca yuvarlak, az köşeli bazalt ve daha az andezit çakıl ve blokları içerir. Volkanik kayaç parçalan ile kristal parçalarının tüfü oluşturduğu tespit edilmiştir. Hamur genellikle ayrışmış olup, yaygın olarak karbonatlaşmış ve killeşmiştir. Bazaltın başlıca porfirik, kısmen de AÇIKLAMALAR Şekil 2. Çalışma alanının Jeoloji haritası (Yoldaş vd., 1985'ten değiştirilerek alınmıştır). Figure 2. Geological map of the study area (revisedfrom Yoldaş et al. (1985).

5 Atbaşı Formasyonunun üzerine gelir (Ketin ve Gümüş, 1963; Gedik ve Korkmaz, 1984). Yaşı Üst Eosen olarak kabul edilen Tekkkeköy Formasyonunun volkanit ve volkano-tortul kayaçları Kusuri Formasyonu üzerine çalışma alanının doğusunda uyumlu, batısında ise uyumsuz olarak gelir (Gedik ve Korkmaz, 1984; Yoldaş ve diğ., 1985). Eosen sonrası (Üst Miyosen-Pliyosen) bir volkanizmanın ürünü olan Mahmurdağ Volkanitleri batolit, dayk ve siller şeklinde daha yaşlı Formasyonları keserek çıkmış ya da aralarına yerleşmiştir (Gedik vd., 1984; Gedik ve Korkmaz, 1984). Saha da yüzeyleyen en son birim Kuvaterner yaşlı alüvyonlardır. İnceleme Alanının Jeolojisi Samsun ili Tekkeköy ilçesi içerisinde yer alan inceleme alanında Yoldaş ve diğerleri (1985), tarafından adlandırılan Eosen yaşlı Tekkeköy Formasyonu ve Kuvaterner yaşlı alüvyonlar yer almaktadır (Şekil 2). Tekkeköy Formasyonu'nun tabanında kumtaşı, silttaşı ve çakıltaşlarının oluşturduğu çökel kayalar yer almaktadır. Çökel kayaların üstünde volkanoklastitler ve volkanoklastitlerin de üzerinde volkanitler egemendir. Ancak, inceleme alanında sadece volkanoklastitler ve volkanitler izlenebilmektedir. Bu birimler de inceleme alanında, tabanda kahve renkli volkanik breş ile yeşil, krem ve beyaz renkli tüf, üstte ise siyah, yeşil ve kahverengi renklerde bazalt ve andezitlerle temsil edilmektedir. Volkanik Breş çalışma sahasında yer yer gevşek çimentolu, yer yer de çok sert ve sağlam yapıdadır. Başlıca yuvarlak, az köşeli bazalt ve daha az andezit çakıl ve blokları içerir. Volkanik kayaç parçalan ile kristal parçalarının tüfü oluşturduğu tespit edilmiştir. Hamur genellikle ayrışmış olup, yaygın olarak karbonatlaşmış ve killeşmiştir. Bazaltın başlıca porfırik, kısmen de Şekil 2. Çalışma alanının Jeoloji haritası (Yoldaş vd., 1985'ten değiştirilerek alınmıştır). Figüre 2. Geological map of the study area (revised from Yoldaş et al. (1985).

6 48 KBİ İzabe, Tügsaş ve Organize Sanayi Bölge Tesislerinin (Samsun, Tekkeköy) Çevresel Etkileri hyalopilitik dokulu olduğu görülmüştür. Hamur içinde ince kristaller halinde ojit ile granüller halinde opak mineral bulunur.ojit ve plajiyoklaslar, fenokristalleri oluşturur. Ojitler yan özşekillidir. Pajiyoklaslar ise özşekilli ve yarı özşekilli olup, labrador (An 60 ) bileşimindedir. Andezitlerin genellikle mikrolitik dokulu, olduğu görülmüştür. Hamur içinde feldspatlar yaygındır. Fenokristal olarak özellikle plajiyoklaslar ve amfibol bulunur. Yer yer ojit ve biyotite de rastlanır. Plajiyoklaslar nadiren de olsa zonlu yapı gösterir. Karbonat ve daha az olarak da klorit, ikincil mineralleri oluşturur. Andezitler, bazan piroksen-andezit karakterinde olup, hyalopilitik doku özellikleri gösterir. Hyalopilitik dokulu hamurda mikrokristaller halinde plajiyoklas mikrolitleri ile granüller halinde ojit kristalleri yer alır. Fenokristaller, andezin (An 35 ) bileşimli plajiyoklas ve ojittir. (a) İnceleme alanında alüvyonu oluşturan materyaller tutturulmuş kum, kil ve çakıldır. YAPILAN ÇALIŞMALAR Bu çalışma kapsamında, inceleme sahasıyla ilgili önceden yapılmış çalışmalar ve jeolojik haritalar derlendikten soma araziye çıkılarak jeolojik (petrografik amaçlı kayaç örneklemesi) ve çevresel (kirlilik) amaçlı örneklemeler yapılmıştır. Bu amaçla, Tekkeköy (Samsun) yöresindeki sanayi tesisleri ve özellikle de TÜGSAŞ (Samsun gübre sanayi), KBİ (maden izabe tesisi) ve OSB (Organize sanayi bölgesi) tesisleri çevresinde Mart 1999, Ağustos 2000, Haziran 2001 ve Ekim 2001 dönemlerinde kayaç, toprak, bitki ve su örneklemesi yapılmıştır (Şekil 3). Bu (b) Şekil 3.a) Mart 1999 b) Ağustos 2000 c) Haziran 2001 ve d) Ekim 2001 dönemlerine ait örnek alım haritaları Figüre 3.a) Maps showing sample locations in March 1999 b) in August 2000 c) in June 2001 and d) October 2001

7 Jeoloji Mühendisliği Dergisi 29 (1) Araştırma Makalesi I Research Mide örneklemede, tesislerin atık su deşarj kanallarından, bu deşarjın etkilediği denizden, dere ve açılmış su kuyularından su örnekleri; atık havuzu ve çevredeki topraklardan, toprak örnekleri ve bitki örnekleri alınmıştır. Su örneklemesi sırasında ph metre cihazıyla suların ph'ı ve sıcaklığı ölçülmüştür. Mart 1999 döneminde KBİ tesisinin bulunduğu alan içinde yaklaşık 1.5 km 2 'lik bir sahada toprak örneklemesi yapılmıştır. Bu örneklemede sahadan 16 adet yüzey (0-20 cm) ve 12 adet de derin (20-50 cm) olmak üzere toplam 28 adet toprak örneği alınmıştır. KBİ, TÜGSAŞ ve Samsun Organize Sanayi Bölgesi (SOSB) tesisleri (yaklaşık 15 km 2 ) çevresinden Ağustos 2000 döneminde 9 adet toprak, 14 adet bitki ve ağır metal analizi (SA= HN0 3 korumalı) için 10 adet su numunesi alınmış olup, su örneklerinin 2'si çeşme (Ç) suyu örnekleridir. Ağır metal analizi için alınan örneklerde çeşitli şekillerde iyon kaybının önlenmesi amacıyla 2 L'lik örnek kabına 2-3 ml konsantre HN0 3 (Rose vd., 1979) ilave edilmiştir. Haziran 2001 döneminde 11 adet toprak, 14 adet bitki ve ağır metal analizi (SA= HN0 3 korumalı) için 12 adet, diğer bileşenlerin analizi (SE) için de 5 adet olmak üzere toplam 17 adet su numunesi alınmıştır. Su örneklerinin 4 adeti kuyu (K) suyu örnekleridir. Ekim 2001 döneminde de 5 adet toprak, 14 adet bitki ve ağır metal analizi (SA) için 5 adet, diğer bileşenlerin analizi (SE) için de 8 adet olmak üzere toplam 13 adet su numunesi alınmış olup, su örneklerinin 4 adeti kuyu (K) suyu örnekleridir. Bu çalışma kapsamında araziden alınan toprak örneklerinin bir kısmı (Mart 1999 dönemi toprak örnekleri) Kanada'da Acme laboratuvarında ICP-MS (Inductively coupled plasma-mass spectrometer) cihazıyla iz element analizine tabi tutulmuştur. Diğer toprak örnekleri, bitki, su ve kayaç örnekleri ise analiz için MTA Genel Müdürlüğü Maden Analizleri Laboratuvarmdaki Mineraloji, Analitik ve Jeokimya birimine gönderilmiştir. Burada ince kesit ve XRD ölçümleri ile ICP-AES (Inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer) ve AAS (Atomic absorbtion spectrophotometer) cihazlarında majör ve iz element analizleri yaptırılmıştır. Toprak ve kayaç örnekleri Thompson ve Walsh (1989) 'un belirttiği şekilde ICP-AES ile; Bitki örnekleri Kaçar (1972)'nin belirttiği şekilde yaş yakma yöntemi kullanılarak (1000 ml Nitrik asit ile 250 ml Perklorik asit karışımı kullanılmıştır) AAS ile; su örnekleri ise ASTM (1995) ve Standart Metod (1980) kullanılarak ICP-AES ve AAS ile analiz edilmiştir. Bütün bu örneklemeler sonucunda OSB ve Tügsaş tesislerinin oluşturduğu çevresel etkiyle, KBİ maden izabe tesisinin çevresel etkisi ortaya konmuştur. Bunun sonucunda olası kirlenmenin derecesi ve kaynağı belirlenmeye çalışılmıştır. BULGULAR VE TARTIŞMA 1. TOPRAKTAKİ KİRLENME Toprakların element içeriği ve element konsantrasyonu üzerinde organik madde miktarı ve tipi, bitki tipi, toprak ve ana kayaçtaki birincil ve ikincil minerallerin çözünürlüğü, fiziksel işlemler sonucu oluşan kayıp ve kazanımlar, ana kayaç üzerindeki ayrışma işlemlerinin süresi ve etkisi, ana kayaçtaki bir elementin bolluğu, mikrobiyolojik işlemler, iklimsel ve topoğrafîk kontrollerin etkisi vardır (Smith ve Huyck, 1998). Bilindiği gibi topraklardaki element konsantrasyonu, kritik (eşik değer) seviyeyi aştığında kirlilik meydana gelir. Buna göre topraklarda bulunan bazı ağır metaller için belirlenmiş kritik konsantrasyonlar Çizelge l'de verilmiştir.

8 50 KBİ İzabe, Tügsaş ve Organize Sanayi Bölge Tesislerinin (Samsun, Tekkeköy) Çevresel Etkileri Çizelge 1. Topraklarda bazı ağır metaller için kritik konsantrasyonlar Tablel. Critical levelsfor some heavy metals in soils Elementler ppm As Cd Co Cr Cu Mo Ni Pb Zn Fe Mn % s (Lindsay, 1979) Kritik seviye 5 0, ,07 Element Dağılımları Toprak Kirliliği Kontrol Yönetmeliği (Resmi Gazete, 2001) Kritik seviye Çalışma sahasından alman tüm toprak örneklerindeki bazı elementlerin (Cu, Pb, Zn, Fe ve Mn) konsantrasyon dağılım diyagramları incelenmiştir. Bu diyagramlardaki eş konsantrasyon eğrileri, Cu, Pb ve Zn için Toprak Kirliliği Kontrol Yönetmeliği (Resmi Gazete, 2001) topraktaki ağır metal kritik değerleri, Fe ve Mn için de Lindsay (1979)'ın topraktaki kritik element değerleri limit alınarak, çalışma sahasındaki Cu, Pb, Zn, Fe ve Mn element konsantrasyonlarının % 50., % 75. ve % 90. değerlerine göre oluşturulmuştur (Çizelge 1). Konturlamada grid oluşturulurken Kriging yöntemi seçilerek bilinmeyen noktalar için de konsantrasyonlar hesaplanmıştır. Kritik değerlerin üzerindeki element (Cu, Pb, Zn, Fe ve Mn) konsantrasyonları, topraklarda kirlilik göstergesidir. Diyagrama göre Cu konsantrasyonu, 15 km 2 ' lik çalışma sahasının yaklaşık % 90'nında kritik değerin (50 ppm) üzerindedir ve sahanın kuzeydoğusunda, KBİ tesisi çevresinde yaklaşık 0,5 km 2 'lik bir alanda, oldukça yüksek değerler gösterir (Şekil 4). Topraktaki bu Cu konsantrasyonları, Toprak Kirliliği Kontrol Yönetmeliği (Resmi Gazete, 2001)'ne göre, topraklarda bulunması gereken maksimum Cu değeriyle (50 ppm; Çizelge 1) karşılaştırıldığında 7-32 kat daha yüksektir. Benzer şekilde OSB ve TÜGSAŞ tesisleri çevresinden alınan OT 2 ve OT 3 örneklerinde de Cu değerleri kritik değerin (50 ppm) yaklaşık 7 katıdır. KBİ, TÜGSAŞ ve OSB tesislerinden uzaklaştıkça Cu değerlerinde belirgin bir azalma görülmekle birlikte, çalışma sahasının güneyinde, tarım arazisinden alınan S 2 T n ve OT] örneklerinde yüksek Cu konsantrasyonlarına rastlanır. Biribirine çok yakın lokasyonlardan (örnek lokasyonları arasındaki mesafe yaklaşık 50 m'dir) alman bu örnekler (S 2 T 11 ve OT}) çevresinde herhangi bir tesis yada cevherleşme bulunmamaktadır. Örneklerin tarım arazisinden alınması dolayısıyla, bu yüksek Cu konsantrasyonunun oluşmasında tarım kimyasallarının etkili olabileceği düşünülmektedir. Ancak tarım arazisi çevresinde yeterli örnekleme yapılmadığı ve tarım kimyasallarının etkisini destekleyecek bir veri olmadığı için bu konuda yorum yapılamamıştır. Tarım arazisi dışında, yüksek Cu değerlerinin sadece tesisler çevresinde görülmesi, KBİ tesisi atıkları (izabe kül ve curufu), TÜGSAŞ tesisi atıkları ve OSB'deki bakır işleme tesisi atıklarının etkisini ortaya koymaktadır. Buna göre KBİ, Tügsaş ve OSB tesisleri, çevredeki topraklarda Cu kirliliği oluşturmaktadır. Tesisler çevresindeki topraklarda görülen Cu değerleri, dünyadaki benzer metal işleme tesisleriyle karşılaştırıldığında, yüzey topraklarında önemli miktarda Cu birikiminin olduğu ortaya çıkar. Buna göre Kabata-Pendias vd. (1981), Polonya'daki bakır işletmesinin çevresindeki topraklarda ppm düzeyinde Cu birikimi oluşturduğunu belirlemişlerdir. Benzer şekilde Avustralya'da bu oranın 847 ppm civarında (Beavington, 1975) ve Bulgaristan'da ise ppm (Tchuldziyan ve Khinov, 1976) arasında olduğu yapılan çalışmalarla ortaya konmuştur.

9 Jeoloji Mühendisliği Dergisi 29 (1) Araştırma Makalesi / Research Article I > Doğu (fan) Şekil 4. Çalışma sahasından yüzeyden alınan tüm toprak örneklerine ait Cu elementinin konsantrasyon dağılım diyagramı (Y numaralı örnekler Mart 1999 döneminde, ST numaralı örnekler ise Ağustos 2000 ve Haziran 2001 dönemlerinde alınmıştır. "OT" numaralı örnekler, Ağustos 2000-Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde aynı lokasyonlardan alınan örneklerin ortalamasıdır). Figüre 4. Distribution diagram of Cu concentrations in allsoil surface samples collected from study area (Samples numbered Y are collected during March 1999, ST numbered samples are collected during A ugust 2000 andjune 2001; samples numbered OT are the average of the samples collected from the same locations that are collected during August 2000-June October2001) Toprak Zn (ppm) Şekil 5. Çalışma sahasından yüzeyden alman tüm toprak örneklerine ait Zn elementinin konsantrasyon dağılım diyagramı (Y numaralı örnekler Mart 1999 döneminde, ST numaralı örnekler ise Ağustos 2000 ve Haziran 2001 dönemlerinde alınmıştır. "OT" numaralı örnekler, Ağustos 2000-Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde aynı lokasyonlardan alınan örneklerin ortalamasıdır). Figüre 5 Distribution diagram of Zn concentrations in ali soil surface samples collected from study area (Samples numbered Yare collected during March 1999, ST numbered samples are collected during August 2000 and June 2001; samples numbered OT are the average of the samples collected from the same locations that are collected during August 2000-June 2001-October 2001) Toprak örneklerine ait Zn elementinin konsantrasyon dağılım diyagramında Zn, çalışma sahasının batısında yaklaşık 7 km 2 'lik bir alanda yayılım göstermektedir (Şekil 5). Zn için kirlenmemiş topraklardaki kritik değer, Toprak Kirliliği Kontrol Yönetmeliği (Resmi Gazete, 2001) topraktaki ağır metal değerlerine göre, 150 ppm'dir. Buna göre Zn konsantrasyonu, TÜGS AŞ ve OSB tesisleri çevresinde yaklaşık 2 km 2 'lik bir alanda kritik değerin üzerindedir (> 150 ppm). Bu iki tesis çevresindeki topraklarda görülen Zn konsantrasyonları, kritik değerin (150 ppm) yaklaşık 2-3 katıdır. Buna karşın KBİ tesisinden alınan örneklerin tamamında Zn değerleri, kritik seviyenin altında kalmaktadır. TÜGSAŞ ve OSB tesislerinden uzaklaştıkça Zn değerlerinde azalma görülmektedir. Çalışma sahasının güneyinde çok dar bir alanda görülen yüksek Zn konsantrasyonu hakkında, Cu dağılımında olduğu gibi herhangi bir yorum yapılamamıştır. Keza tesislerden, baca gazları ve partikülleriyle atmosfere salınan ağır metallerin atmosferik olarak taşınarak, burada birikim yapması olanaksız görünmekte ve topraktaki dağılım modeline de uymamaktadır. Bu dağılımda rüzgar yönünün herhangi bir etkisi yoktur. Bu durum topraklardaki Zn kirliliğinin, TÜGSAŞ ve OSB tesislerinden kaynaklandığını göstermektedir. Faber ve Niezgoda (1982), Polonya'da Zn-Pb işleyen işletmelerin, topraklarda ppm düzeyinde Zn birikimi oluşturduğunu belirlemişlerdir. Benzer şekilde metal işleyen endüstrilerden topraklara, Kanada'da ppm (John vd., 1975), Hollanda'da ppm (Harmsen, 1977), İngiltere'de ppm (Johnson vd., 1975) gibi önemli oranda Zn bulaşmasmın olduğu yapılan çalışmalarla ortaya konmuştur. Literatürden elde edilen sonuçlar, tesisler çevresindeki topraklarda görülen yüksek Zn konsantrasyonlarıyla örtüşmektedir. Pb elementinin konsantrasyon dağılım diyagramında, Pb değerleri çalışma sahasında

10 52 KBİ İzabe, Tügsaş ve Organize Sanayi Bölge Tesislerinin (Samsun, Tekkeköy) Çevresel Etkileri OSB ile TÜGSAŞ tesisleri çevresinde yüksek değerler gösterir (Şekil 6). Toprak Kirliliği Kontrol Yönetmeliği (Resmi Gazete, 2001) topraktaki ağır metal değerlerine göre, Pb için kritik değer 50 ppm'dir. Buna göre tesisler çevresinde görülen yüksek Pb değerleri, kritik değerin yaklaşık 2-4 katıdır. Buna göre TÜGSAŞ ve OSB tesisleri atıkları topraklarda Pb kirliliği oluşturmaktadır. Toprak Pb (pptn) gösterdiği görülür. KBİ tesisi çevresindeki Fe değerleri kritik değerin (38000 ppm) yaklaşık 2 katıdır. Benzer şekilde OSB tesisleri çevresinden alınan OT 2 numaralı örnekte de Fe konsantrasyonu (41766,7 ppm), kritik değerin bir miktar üzerindedir (Şekil 7). KBİ tesisinden uzaklaştıkça Fe konsantrasyonunda dereceli bir azalma görülür. Buna göre KBİ tesisi, çevredeki topraklarda Fe kirliliği oluşturmaktadır. Toprak Fe (ppm) Mİ Doğu (km) Şekil 6. Çalışma sahasından yüzeyden alınan tüm toprak örneklerine ait Pb elementinin konsantrasyon dağılım diyagramı (Y numaralı örnekler Mart 1999 döneminde, ST numaralı örnekler ise Ağustos 2000 ve Haziran 2001 dönemlerinde alınmıştır. "OT" numaralı örnekler, Ağustos Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde aynı lokasyonlardan alınan örneklerin ortalamasıdır). Figüre 6. Distribution diagram of Pb concentrations in all soil surface samples collected from study area (Samples numbered Y are collected during March 1999, ST numbered samples are collected during August 2000 and June 2001; samples numbered OT are the average of the samples collected from the same locations that are collected during August 2000-June 2001-October 2001) Konsantrasyon dağılım diyagramında Fe değerleri, Lindsay (1979)'ın topraklardaki kritik Fe içeriğiyle (38000 ppm) karşılaştırıldığında, KBİ tesisi çevresinde oldukça yüksek değerler Şekil 7. Çalışma sahasından yüzeyden alınan tüm toprak örneklerine ait Fe elementinin konsantrasyon dağılım diyagramı (Y numaralı örnekler Mart 1999 döneminde, ST numaralı örnekler ise Ağustos 2000 ve Haziran 2001 dönemlerinde alınmıştır. "OT" numaralı örnekler, Ağustos Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde aynı lokasyonlardan alınan örneklerin ortalamasıdır). Figüre 7. Distribution diagram of Fe concentrations in all soil surface samples collected from study area (Samples numbered Y are collected during March 1999, ST numbered samples are collected during August 2000 and June 2001; samples numbered OT are the average of the samples collected from the same locations that are collected during August 2000-June 2001-October 2001) Diyagramda Mn değerleri, KBİ tesisi çevresinde oldukça yüksektir (Şekil 8). Lindsay'a (1979) göre, topraklardaki kritik Mn değeri 600 ppm'dir. Buna göre KBİ tesisi çevresindeki topraklarda Mn konsantrasyonları kritik değerin

11 Jeoloji Mühendisliği Dergisi 29 (1) Araştırma Makalesi / Research Article I (600 ppm) yaklaşık 1,5-4,5 katıdır. Çalışma sahasının diğer kısımlarında ise Mn konsantrasyonları genelde Kritik değerin altında kalmaktadır. Buna göre KBİ tesisi, çevredeki topraklarda Mn kirliliği oluşturmaktadır. Toprak Mu (ppm) Doğu (km) Şekil 8. Çalışma sahasından yüzeyden alınan tüm toprak örneklerine ait Mn elementinin konsantrasyon dağılım diyagramı (Y numaralı örnekler Mart 1999 döneminde, ST numaralı örnekler ise Ağustos 2000 ve Haziran 2001 dönemlerinde alınmıştır. "OT" numaralı örnekler, Ağustos Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde aynı lokasyonlardan alınan örneklerin ortalamasıdır). Figüre 8. Distribution diagram of Mn concentrations in all soil surface samples collected from study area (Samples numbered Y are collected during March 1999, ST numbered samples are collected during August 2000 and June 2001; samples numbered OT are the average of the samples collected from the same locations that are collected during August 2000-June 2001-October 2001) Mart 1999 döneminde KBİ tesisinin katı atık sahasından yüzeyden (0-20 cm) ve derinden (20-50 cm) alınan toprak örneklerindeki bazı element (Cu, Pb, Zn, Fe ve Mn) konsantrasyonları irdelenmiş ve Cu ait konsantrasyon dağılım diyagramı aşağıda verilmiştir (Şekil 9a ve b). Bakırın konsantrasyon dağılım diyagramına bakıldığında, yüzeyden alınan toprak örneklerine ait Cu elementi, Toprak Kirliliği Kontrol Yönetmeliği (Resmi Gazete, 2001) topraktaki ağır metal kritik değerlerine göre, sahanın genelinde yüksektir (>50 ppm; Çizelge 1 ve Şekil 9a). Ancak diyagramın kuzeydoğu ucunda yaklaşık 0,5 km 2 'lik bir alanda çok daha yüksek değerlere ulaşmaktadır (>313 ppm). Oysa derinden alınan toprak örneklerindeki Cu değerleri yüzeye göre oldukça düşük olup, sahanın batısında daha yüksek değerler gösterirler (>50 ppm; Şekil 9b). Örnekleme, aktif bir atık sahası çevresinde yapıldığı için, Cu değerlerinin yüzey örneklerinde yüksek çıkması doğaldır. Zira yüzeyden (0-20 cm) alınan toprak örnekleri, tamamen KBİ atığının etkisini yansıtmaktadır. Oysa derinden (20-50 cm) alınan toprak örneklerinde, yaklaşık cm derinliğe kadar olan kısım atık özelliğinde olup, sonraki kısım kum içeriklidir. Buna göre yüzeyden alınan toprak örneklerindeki element değerleri tesisin etkisini, derinden alınan toprak örneklerindeki element değerleri ise tesisten çok alttaki litolojinin etkisini (Ullrich vd., 1999) yansıtır. Bu durum, topraklarda KBİ tesisinden kaynaklanan Cu kirliliği olduğunu ve bu kirliliğin yüzey örneklerinde daha fazla görüldüğünü göstermektedir. Yüzeyden ve derinden alınan toprak örneklerine ait Zn ve Pb konsantrasyonları, Toprak Kirliliği Kontrol Yönetmeliği (Resmi Gazete, 2001) topraktaki ağır metal kritik değerlerine (Tablo 1) göre, oldukça düşüktür. Bu yüzden bu elementlerin, KBİ tesisi çevresindeki toprakta herhangi bir kirlilik oluşturmadığı düşünülmektedir. Oysa Fe ve Mn konsantrasyonları Cu dağılımında olduğu gibi, KBİ tesisi çevresinde yüksektir. Zn, Pb, Fe ve Mn elementlerinin yüzey ve derinden alman toprak örneklerindeki konsantrasyonları karşılaştırıldığında ise, yüzeydeki element konsantrasyonlarının daha yüksek olduğu görülür. Bu durum, Zn, Pb, Fe ve Mn elementlerinin yüzey topraklarında daha fazla birikim yaptığını (Kara vd., 1998) göstermektedir.

12 Jeoloji Mühendisliği Dergisi 29 (1) Araştırma Makalesi / Research Article I (600 ppm) yaklaşık 1,5-4,5 katıdır. Çalışma sahasının diğer kısımlarında ise Mn konsantrasyonları genelde Kritik değerin altında kalmaktadır. Buna göre KBİ tesisi, çevredeki topraklarda Mn kirliliği oluşturmaktadır. Toprak Ma (ppm) Doğu (km) Şekil 8. Çalışma sahasından yüzeyden alınan tüm toprak örneklerine ait Mn elementinin konsantrasyon dağılım diyagramı (Y numaralı örnekler Mart 1999 döneminde, ST numaralı örnekler ise Ağustos 2000 ve Haziran 2001 dönemlerinde alınmıştır. "OT" numaralı örnekler, Ağustos Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde aynı lokasyonlardan alınan örneklerin ortalamasıdır). Figüre 8. Distribution diagram of Mn concentrations in all soil surface samples colleeted from study area (Samples numbered Y are colleeted during March 1999, ST numbered samples are colleeted during August 2000 and June 2001; samples numbered OT are the average of the samples colleeted from the same locations that are colleeted during August2000-June 2001-October 2001) Mart 1999 döneminde KBİ tesisinin katı atık sahasından yüzeyden (0-20 cm) ve derinden (20-50 cm) alınan toprak örneklerindeki bazı element (Cu, Pb, Zn, Fe ve Mn) konsantrasyonları irdelenmiş ve Cu ait konsantrasyon dağılım diyagramı aşağıda verilmiştir (Şekil 9a ve b). Bakırın konsantrasyon dağılım diyagramına bakıldığında, yüzeyden alınan toprak örneklerine ait Cu elementi, Toprak Kirliliği Kontrol Yönetmeliği (Resmi Gazete ) topraktaki ağır metal kritik değerlerine göre, sahanın genelinde yüksektir (>50 ppm; Çizelge 1 ve Şekil 9a). Ancak diyagramın kuzeydoğu ucunda yaklaşık 0,5 km 2 'lik bir alanda çok daha yüksek değerlere ulaşmaktadır (>313 ppm). Oysa derinden alınan toprak örneklerindeki Cu değerleri yüzeye göre oldukça düşük olup, sahanın batısında daha yüksek değerler gösterirler (>50 ppm; Şekil 9b). Örnekleme, aktif bir atık sahası çevresinde yapıldığı için, Cu değerlerinin yüzey örneklerinde yüksek çıkması doğaldır. Zira yüzeyden (0-20 cm) alınan toprak örnekleri, tamamen KBİ atığının etkisini yansıtmaktadır. Oysa derinden (20-50 cm) alınan toprak örneklerinde, yaklaşık cm derinliğe kadar olan kısım atık özelliğinde olup, sonraki kısım kum içeriklidir. Buna göre yüzeyden alınan toprak örneklerindeki element değerleri tesisin etkisini, derinden alınan toprak örneklerindeki element değerleri ise tesisten çok alttaki litolojinin etkisini (Ullrich vd., 1999) yansıtır. Bu durum, topraklarda KBİ tesisinden kaynaklanan Cu kirliliği olduğunu ve bu kirliliğin yüzey örneklerinde daha fazla görüldüğünü göstermektedir. Yüzeyden ve derinden alınan toprak örneklerine ait Zn ve Pb konsantrasyonları, Toprak Kirliliği Kontrol Yönetmeliği (Resmi Gazete, 2001) topraktaki ağır metal kritik değerlerine (Tablo 1) göre, oldukça düşüktür. Bu yüzden bu elementlerin, KBİ tesisi çevresindeki toprakta herhangi bir kirlilik oluşturmadığı düşünülmektedir. Oysa Fe ve Mn konsantrasyonları Cu dağılımında olduğu gibi, KBİ tesisi çevresinde yüksektir. Zn, Pb, Fe ve Mn elementlerinin yüzey ve derinden alınan toprak örneklerindeki konsantrasyonları karşılaştırıldığında ise, yüzeydeki element konsantrasyonlarının daha yüksek olduğu görülür. Bu durum, Zn, Pb, Fe ve Mn elementlerinin yüzey topraklarında daha fazla birikim yaptığını (Kara vd., 1998) göstermektedir.

13 Jeoloji Mühendisliği Dergisi 29 (1) 2005 Araştırma Makalesi / Research Article Buradan Fe-Mn ve Cu-Zn zenginleşmesi açıkça görülmektedir. Çizelge 2.Çalışma sahasından alınan toprak örneklerindeki iz elementler için hesaplanan faktör analizi Table 2. Factor loading matrix for the metal concentration in the soil samples collected from study area Faktörler Fİ F2 Pb -0,847-0,100 Fe 0,851 0,202 Co 0,722 0,214 Zn -0,569 0,442 Cr -0,113 0,852 Cd -0,387-0,739 Mn 0,635-0,665 S 0,392 0,362 Cu 0,256 0,872 % Değişim 39,2 28,8 Özgün Değer 1,95 1,4 Kirlenme Derecesi Kirliliğin Kantitatif olarak hesaplanmasında ilk önce çalışma sahasından alman örneklerin kimyasal analizlerinden elde edilen bazı element konsantrasyonları, Çizelge 1 'de verilen değerlere (Cu, Pb, Zn ve Cd için Toprak Kirliliği Kontrol Yönetmeliği, 2001'de belirtilen topraktaki ağır metal kritik değerleri; Fe, Mn ve S için de Lindsay, 1979'un topraktaki kritik element değerleri) bölünür. Elde edilen oranlar zenginleşme derecelerini veya kirlenme derecelerini verir. Bu oran >1 ise zenginleşme olduğunun, <1 ise zenginleşme olmadığının göstergesidir. İkinci adımda bu metal oranları kullanılarak ortalama değerleri bulunur ve ortalama zenginleşme faktörü olarak ismlendirilen değer elde edilir. Her bir element için elde edilen ortalama zenginleşme faktörü değerleri elementlere karşı grafiklendirilir. Buna göre Ağustos 2000, Haziran 2001 ve Ekim 2001 dönemi toprak örneklerindeki bazı elementler (Cu, Pb, Zn, Fe, Mn, Cd, S) için hesaplanan ortalama zenginleşme faktörleri ve bu faktörlerin elementlere karşı grafikleri Şekil 11 'de verilmiştir. Şekil 10. Çalışma sahasından alınan toprak örneklerindeki iz elementlerin temsil ettiği 1. ve 2. faktör yüklerinin nokta diyagramda gösterimi. Figüre 10. Diagram of factor loading illustrating factor loading of metal concentration in the soil samples collected from study area Ağustos 2000, Haziran 2001 ve Ekim 2001 dönemlerinde alınan toprak örneklerindeki elementler için hesaplanan ortalama zenginleşme faktörlerini birbirleriyle karşılaştırdığımızda Cu, Zn, S için hesaplanan ortalama zenginleşme faktörlerinin Ekim 2001 döneminde, Cd için hesaplanan ortalama zenginleşme faktörünün ise Haziran 2001 döneminde en yüksek olduğu görülmektedir. Ağustos 2000 döneminde Cu, S, Cd topraktaki hakim kirleticiler, Haziran 2001 döneminde Cu, Pb, Mn ve Cd topraktaki hakim kirleticiler, Ekim 2001 döneminde ise Cu, Zn, Fe, Mn, S ve Cd topraktaki hakim kirleticilerdir.

14 2. BİTKİDEKİ KİRLENME Bitkiler üç şekilde çevrelerinden elementleri bünyelerine alırlar: 1) köklerde, katyon değişimi yoluyla, 2) köklerde, difüzyon yoluyla ve 3) yapraklarda, emme (absorpsiyon ) yoluyla. Bunlardan en önemli olanı köklerdeki kalyon değişimidir (Brooks, 1983). Bitkilerin iz elementleri alabilme yeteneği mevsime, iklime, toprak koşullarına ve bitki türlerine bağlı olarak oldukça değişkendir. Bununla birlikte ortalamada bazı elementler için genel eğilimler gösterir (Kabata-Pendias ve Pendias, 1992; Pais ve Jones, 1997). Buna göre bitkilerdeki olası toksisiteyi ortaya koymak için, zararlı olabilecek bazı ağır metaller ve bitkilerdeki seviyelerinin bilinmesi gerekir. Bu değerler Çizelge 3 ve Çizelge 4'de gösterilmiştir. Şekil 11. Ağustos 2000-Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde alınan toprak örneklerindeki bazı elementler için hesaplanan zenginleşme faktörlerinin grafiği (Cu, Pb, Zn ve Cd elementleri, Tablo l.'de verilen Toprak Kirliliği Kontrol Yönetmeliği (Resmi Gazete, 2001) topraktaki ağır metal kritik değerlerine göre, Fe, Mn ve S ise Lindsay, 1979'un topraktaki kritik element değerlerine göre normalize edilmiştir). Figüre 11. Diagram of enrichment factors calculated for some elements in the soil samples collected from study area in August June 2001-October 2001 (The Cu, Pb, Zn and Cd elements are normalized based on the heavy metal critical values of Soil Pollution Control Regulation (Offıcial Gazette, 2001), given in Table 1; the Fe, Mn and S elements are normalized according to Lindsay's (1979) critical element values in soils) Çizelge 3. Değişik bitkilerde bazı elementlerin kritik düzeyleri (Jones vd., 1991). Table 3. Critical concentration levels of some elements in various plants (Jones vd., 1991). Bitki Mısır (Zea mayı L.) Bitki Tütün (Nicotiana tabacum) Bitki Koçan yaprağı Bitki Genç yaprak kısmı kısmı Zaman Zaman Çiçeklenme - Element Noksan Yeterli Fazla Element Noksan Yeterli Fazla ppm Cu < >20 ppm Cu < >60 Fe < >250 Fe < >200 Mn < >300 Mn < >250 Mo <o,ı 0,1-10 >10 Mo <0,4 0,4-0,6 >0,6 Zn < >60 Zn < >80 S(%) <0,15 0,15-0,5 >0,5 S(%) <0,25 0,25-0,50 >0,50 Bitki Lahana (Brassica olerace) Bitki Marul (Lartuca sativa L.) Bitki Dış yaprak Bitki Dıs yaprak kısmı kısmı Zaman Olgunluk dönemi Zaman olgun Element Noksan Yeterli Fazla Element Noksan Yeterli Fazla ppm ppm Cu >15 Cu >25 Fe >200 Fe >100 Mn >200 Mn >250 Mo 0,2-0,3 0,4-1 >1 Zn >250 Zn >200 S(%) 0,25-0,29 0,30-0,75 >0,75 Bitki Domates (Lycopersicum Bitki Ceviz (Juglans regia) esculentum L.) Bitki Yaprak Bitki Yaprak kısmı kısmı Zaman Çiçeklenme Zaman Temmuz-Ağustos Element Noksan Yeterli Fazla Element Noksan Yeterli Fazla ppm ppm Cu >50 Cu < >20 Fe >300 Fe < >200 Mn >250 Mn < >300 Zn >250 Zn < >25 Bitki Elma (Malus spp.) Bitki Yaprak (taze sürgün) kısmı Zaman Orta dönem Element Noksan Yeterli Fazla ppm Cu Fe Mn Mo Zn 0,05-0, >0, >100 S(%) <0,2 0,2-0,4 >0,4 Çizelge 4. Bazı elementlerin bitki yapraklarındaki genelleştirilmiş kritik düzeyleri (Pais ve Jones, 1997). Table 4. Generalized critical concentration levels of some elements in plant leaves (Pais and Jones, 1997). Element Yeterli Toksik (ppm) Cu Pb Zn Mn Fe Cd 0,05-0, As 1-1, Ni 0, Cr 0,1-0, Co 0,

15 Jeoloji Mühendisliği Dergisi 29 (1) Araştırma Makalesi / Research Article Buradan Fe-Mn ve Cu-Zn zenginleşmesi açıkça görülmektedir. Çizelge 2.Çalışma sahasından alınan toprak örneklerindeki iz elementler için hesaplanan faktör analizi Table 2. Factor loading matrix for the metal concentration in the soil samples collected from study area Faktörler Fİ F2 Pb -0,847-0,100 Fe 0,851 0,202 Co 0,722 0,214 Zn -0,569 0,442 Cr -0,113 0,852 Cd -0,387-0,739 Mn 0,635-0,665 S 0,392 0,362 Cu 0,256 0,872 % Değişim 39,2 28,8 Özgün Değer 1,95 1,4 Kirlenme Derecesi Kirliliğin Kantitatif olarak hesaplanmasında ilk önce çalışma sahasından alınan örneklerin kimyasal analizlerinden elde edilen bazı element konsantrasyonları, Çizelge l'de verilen değerlere (Cu, Pb, Zn ve Cd için Toprak Kirliliği Kontrol Yönetmeliği, 200l'de belirtilen topraktaki ağır metal kritik değerleri; Fe, Mn ve S için de Lindsay, 1979'un topraktaki kritik element değerleri) bölünür. Elde edilen oranlar zenginleşme derecelerini veya kirlenme derecelerini verir. Bu oran >1 ise zenginleşme olduğunun, <1 ise zenginleşme olmadığının göstergesidir. İkinci adımda bu metal oranları kullanılarak ortalama değerleri bulunur ve ortalama zenginleşme faktörü olarak isimlendirilen değer elde edilir. Her bir element için elde edilen ortalama zenginleşme faktörü değerleri elementlere karşı grafiklendirilir. Buna göre Ağustos 2000, Haziran 2001 ve Ekim 2001 dönemi toprak örneklerindeki bazı elementler (Cu, Pb, Zn, Fe, Mn, Cd, S) için hesaplanan ortalama zenginleşme faktörleri ve bu faktörlerin elementlere karşı grafikleri Şekil 11 'de verilmiştir. Şekil 10. Çalışma sahasından alınan toprak örneklerindeki iz elementlerin temsil ettiği 1. ve 2. faktör yüklerinin nokta diyagramda gösterimi. Figüre 10. Diagram of factor loading illustrating factor loading of metal concentration in the soil samples collected from study area Ağustos 2000, Haziran 2001 ve Ekim 2001 dönemlerinde alınan toprak örneklerindeki elementler için hesaplanan ortalama zenginleşme faktörlerini birbirleriyle karşılaştırdığımızda Cu, Zn, S için hesaplanan ortalama zenginleşme faktörlerinin Ekim 2001 döneminde, Cd için hesaplanan ortalama zenginleşme faktörünün ise Haziran 2001 döneminde en yüksek olduğu görülmektedir. Ağustos 2000 döneminde Cu, S, Cd topraktaki hakim kirleticiler, Haziran 2001 döneminde Cu, Pb, Mn ve Cd topraktaki hakim kirleticiler, Ekim 2001 döneminde ise Cu, Zn, Fe, Mn, S ve Cd topraktaki hakim kirleticilerdir.

16 Jeoloji Mühendisliği Dergisi 29 (1) Araştırma Makalesi / Research Adide Element Dağılımları Bitkilerin element içerikleri, içerisinde büyüdükleri toprağın ve tabandaki kayacın element içeriğini yansıtmayabilir. Zira bitkiler bazı elementleri herhangi bir sınırlama olmadan bünyesine alırken, diğer bazı elementlerin bünyesine girmesine izin vermez (Akçay, 2002). Dolayısıyla her bitkinin element içeriği ve elementlere karşı toleransı farklıdır (Dudka vd., 1995). Bundan dolayı çalışma sahasından alınan farklı bitki örneklerinin element miktarlarındaki değişimleri yorumlamak için bitki örneklerindeki bazı element (Cu, Pb, Zn, Fe ve Mn) değerleri normalleştirilmiştir. Analizi yapılan mısır (Zea mays; SB1, S2B2, S3B12), tütün (Nicotiana tabacum; SB7, S2B3, S2B14, S3B3, S3B6, S3B16), lahana {Brassica oleracea; S2B5, S3B7), marul (Lactuca sativa; S2B15) domates (Lycopersicum esculentum; S2B6, S3B11), elma {Malus spp; SB11, S2B17) ve ceviz (Juglans regia; SB14) bitkilerindeki Cu, Zn, Fe ve Mn elementleri Jones vd., 1991 (Çizelge 3)'in değişik bitki yapraklarında bazı elementler için belirledikleri fazla değerlere göre, bu bitkilerdeki Pb elementi ve diğer bitki örneklerindeki (saz (Phragmites australis; SB12, S2B1, S2B9, S3B1, S3B10, S3B15), incir (Ficus carica; S2B13, S3B8), kavak {Populus gradentata; SB4, S2B8, S3B2), söğüt (Salvc sp.; SB2, SB9, SB13, S2B4, S3B9), meşe (Quercus spp.; SB6) akasya (Robiniapseudoacacia L.; SB3, S2B10, S3B14), iğne yapraklı ağaç (Pinus spp.; SB5, SB8, SB10, S2B11, S3B13)) Cu, Pb, Zn, Fe ve Mn elementleri ise Pais ve Jones, 1997 (Çizelge 4)'nin bitki yapraklannda bazı elementler için belirledikleri genelleştirilmiş alt toksik değerlere göre normalleştirilmiştir. Farklı dönemlerde (Ağustos 2000-Haziran 2001-Ekim 2001) aynı noktalardan alınan örneklerin ise normalleştirilmiş değerlerinin ortalaması alınmıştır. Normalleştirme sonucunda elde edilen l'den büyük değerler element (Cu, Pb, Zn, Fe ve Mn) toksisitesini göstermektedir. Element dağılım diyagramlarmdaki eş konsantrasyon eğrileri, bu kritik değer (1) limit alınarak, Cu, Pb, Zn, Fe ve Mn elementlerinin normalleştirilmiş oranlarının % 50., % 75. ve % 90. değerlerine göre oluşturulmuştur. Elementlerin konsantrasyon dağılım diyagramları incelendiğinde, bitki örneklerine ait Cu elementinin 15 km 2 ' lik çalışma sahasının genelinde yüksek olduğu görülmektedir (>1; Şekil 12). Bitki Zu Şekil 12.Çalışma sahasından alınan tüm bitki örneklerine ait Cu elementinin konsantrasyon dağılım diyagramı (Diyagramdaki değerler, bitki örneklerindeki Cu konsantrasyonlarının Jones vd., 1991 (Tablo 3)'in bitki yapraklarında belirledikleri fazla değerler ile Pais ve Jones, 1997 (Tablo 4)'nin bitki yapraklarında belirledikleri alt toksik değerlere göre normalleştirilmiş oranlandır. SB numaralı örnekler Ağustos 2000-Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde alınan örneklerdir. "OB" numaralı örnekler ise Ağustos 2000-Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde aynı lokasyonlardan alınan örneklerin ortalamasıdır.). Figüre 12. Distribution diagram of Cu concentrations in the plant samples collected from study area (The values at the diagram are normalized according to the excess Cu concentration values determined at plant leafs by Jones et al. (1991) (indicated in Table 3) and according to the lowest toxicity values determined at plant leafs by Pais and Jones (1997) (indicated in Table 4). Samples numbered SB are collected during August 2000-June 2001-October 2001, OB numbered samples are the average of the samples collected during August 2000-June 2001-October 2001 from the same sampling locations)

17 KBİ İzabe, Tügsaş ve Organize Sanayi Bölge Tesislerinin (Samsun, Tekkeköy) Çevresel Etkileri >Pogu(]cm) Şekil 13.Çalışma sahasından alınan tüm bitki örneklerine ait Zn elementinin konsantrasyon dağılım diyagramı (Diyagramdaki değerler, bitki örneklerindeki Zn konsantrasyonlarının Jones vd., 1991 (Tablo 3)'in bitki yapraklarında belirledikleri fazla değerler ile Pais ve Jones, 1997 (Tablo 4)'nin bitki yapraklarında belirledikleri alt toksik değerlere göre normalleştirilmiş oranlarıdır. SB numaralı örnekler Ağustos 2000-Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde alınan örneklerdir. "OB" numaralı örnekler ise Ağustos Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde aynı lokasyonlardan alınan örneklerin ortalamasıdır). :ÖB6 Figüre 13. Distribution diagram of Zn concentrations in the plant samples collected from study area (The values at the diagram are normalized according to the excess Zn concentration values determined at plant leafs by Jones et al. (1991) (indicated in Table 3) and according to the lowest toxicity values determined at plant leafs by Pais and Jones (1997) (indicated in Table 4). Samples numbered SB are collected during August 2000-June 2001-October 2001, OB numbered samples are the average of the samples collected during August 2000-June 2001-October 2001 from thesame sampling locations) olduğu görülmektedir. Bitkilerde bu Cu dağılımının oluşmasında, tesisler tarafından kirletilmiş topraklar ve tesis bacalanndan salınan partikül maddelerin etkili olduğu düşünülmektedir. Çünkü, özellikle KBİ tesisi bilister bakır fabrikasından, çevreye ağır metaller (Cu, Zn, Fe ve Mn) bırakılmaktadır. Tesislerden uzaklaştıkça bitkilerdeki Cu değerleri de azalmaktadır Tesislerin çevresinde görülen yüksek Cu konsantrasyonu, KBİ, TÜGSAŞ ve OSB tesislerinden bitkilere bir Cu bulaşmasının olduğunu göstermektedir. Zn elementinin konsantrasyon dağılım diyagramında, Zn değerleri çalışma sahasının genelinde yüksektir (>1; Şekil 13). Ancak, TÜGSAŞ ve Kbİ tesislerini içine alan yaklaşık 5 km2'lik bir alanda çok daha yüksek Zn değerleri (>2) görülmektedir. OSB tesisi çevresinde ise sadece mısır (Zea mays) örneğinde (OB 2 ) Zn değeri yüksektir (>2). Tesislerden uzaklaştıkça bitkilerin Zn değerlerinde azalma görülmektedir. Buna göre KBİ ve Tügsaş tesisleri çevredeki bitkilerde Zn kirliliği oluşturmaktadır. Bitki örneklerine ait Pb elementinin konsantrasyon diyagramında, Pb değerleri çalışma sahasının kuzey kısmında yüksek (>1) çıkmaktadır. Pb, özellikle de KBİ, TÜGSAŞ ve OSB tesisleri çevresinde çok daha yüksek değerlere ulaşmaktadır (>5,6; Şekil 14). Pb elementi, tesisler çevresinde düzgün bir dağılım modeli oluşturmakta, tesislerden uzaklaştıkça azalma eğilimi göstermektedir. Bu durum tesislerin bitkilerde Pb kirliliği oluşturduğunu göstermektedir. Bununla birlikte KBİ, TÜGSAŞ ve OSB tesislerini içine alan yaklaşık 7 km 2 'lik bir alanda çok yüksek Cu konsantrasyonlarına (>6.2) rastlanmıştır. Özellikle de TÜGSAŞ tesisi çevresinden alınan tütün (Nicotiana tabacum) örneğinde (OB 3 ) Cu'm oldukça yüksek (>8)

18 Jeoloji Mühendisliği Dergisi 29 (1) Araştırma Makalesi I Research Article Bitki Pb Dofcu(km) Şekil 14.Çalışma sahasından alınan tüm bitki örneklerine ait Pb elementinin konsantrasyon dağılım diyagramı (Diyagramdaki değerler, bitki örneklerindeki Pb konsantrasyonlarının Jones vd., 1991 (Tablo 3)'in bitki yapraklarında belirledikleri fazla değerler ile Pais ve Jones, 1997 (Tablo 4)'nin bitki yapraklarında belirledikleri alt toksik değerlere göre normalleştirilmiş oranlandır. SB numaralı örnekler Ağustos 2000-Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde alman örneklerdir. "OB" numaralı örnekler ise Ağustos Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde aynı lokasyonlardan alınan örneklerin ortalamasıdır.). Figüre 14. Distribution diagram of Pb concentrations in the plant samples collected from study area (The values at the diagram are normalized according to the excess Pb concentration values determined at plant leafs by Jones et al. (1991) (indicated in Table 3) and according to the loyvest toxicity values determined at plant leafs by Pais and Jones (1997) (indicated in Table 4). Samples numbered SB are collected during August 2000-June 2001-October 2001, OB numbered samples are the average of the samples collected during August 2000-June 2001-October 2001 from the same sampling locations) Şekil 15. Çalışma sahasından alman tüm bitki örneklerine ait Fe elementinin konsantrasyon dağılım diyagramı (Diyagramdaki değerler, bitki örneklerindeki Fe konsantrasyonlarının Jones vd., 1991 (Tablo 3)'in bitki yapraklarında belirledikleri fazla değerler ile Pais ve Jones, 1997 (Tablo 4)'nin bitki yapraklarında belirledikleri alt toksik değerlere göre normalleştirilmiş oranlandır. SB numaralı örnekler Ağustos 2000-Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde alman örneklerdir. "OB" numaralı örnekler ise Ağustos Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde aynı lokasyonlardan alınan örneklerin ortalamasıdır.). Figüre 15. Distribution diagram of Fe concentrations in the plant samples collected from study area (The values at the diagram are normalized according to the excess Fe concentration values determined at plant leafs by Jones et al. (1991) (indicated in Table 3) and according to the lowest toxicity values determined at plant leafs by Pais and Jones (1997) (indicated in Table 4). Samples numbered SB are collected during August 2000-June 2001-October 2001, OB numbered samples are the average of the samples collected during August 2000-June 2001-October 2001 from the same sampling locations)

19 60 KBİ İzabe, Tügsaş ve Organize Sanayi Bölge Tesislerinin (Samsun, Tekkeköy) Çevresel Etkileri Şekil 16. Çalışma sahasından alınan tüm bitki örneklerine ait Mn elementinin konsantrasyon dağılım diyagramı (Diyagramdaki değerler, bitki örneklerindeki Mn konsantrasyonlarının Jones vd., 1991 (Tablo 3)'in bitki yapraklarında belirledikleri fazla değerler ile Pais ve Jones, 1997 (Tablo 4)'nin bitki yapraklarında belirledikleri alt toksik değerlere göre normalleştirilmiş oranlandır. SB numaralı örnekler Ağustos 2000-Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde alınan örneklerdir. "OB" numaralı örnekler ise Ağustos Haziran 2001-Ekim 2001 dönemlerinde aynı lokasyonlardan alınan örneklerin ortalamasıdır.). Figüre 16. Distribution diagram of Mn concentrations in the plant samples collected from study area (The values at the diagram are normalized according to the excess Mn concentration values determined at plant leafs by Jones et al. (1991) (indicated in Table 3) and according to the lowest toxicity values determined at plant leafs by Pais and Jones (1997) (indicated in Table 4). Samples numbered SB are collected during August 2000-June 2001-October 2001, OB numbered samples are the average of the samples collected during August 2000-June 2001-October 2001 from the same sampling locations) Fe dağılım diyagramında, Fe değerleri çalışma sahasındaki tüm bitkilerde yüksek görülmektedir (>1; Sekil 15). Ancak KDİ ve Tügsaş tesisleri çevresinde çok daha yüksek değerler (>15) göstermektedir. Çalışma sahasının güneyinde görülen yüksek Fe konsantrasyonu (>25) ise, tesislerden değil, tarım arazisinden alınan marul (Lactuca sativa) ve tütün (Nicotiana tabacum) örneklerindeki (S 2 B 15, OB 10 ) yüksek Fe zenginleşmesinden kaynaklanmaktadır. Tarım arazisinde, biribirlerine çok yakın lokasyonlardan (örnek lokasyonlan arasındaki mesafe yaklaşık 50 m'dir) alınan tütün ve marul bitkilerindeki bu Fe zenginleşmesinin kaynağının tarım kimyasalları olabileceği düşünülmektedir. Örnekleme yapılan bölgede herhangi bir cevherleşme, tesis yada kirletici kaynağın olmaması bu görüşü desteklemektedir. Ancak topraktaki Cu ve Zn dağılımında belirtildiği gibi örneklemenin yetersiz oluşu ve tarım kimyasallarının etkisini kanıtlayacak bir verinin olmayışı dolayısıyla herhangi bir yoruma gidilememiştir. Buna göre KBİ ve TÜGSAŞ tesisleri çevresindeki bitkilerde Fe kirliliği görülmektedir. Bitki örneklerine ait Mn elementinin konsantrasyon dağılım diyagramında Mn değerleri, çalışma sahasında KBİ ve OSB tesisleri çevresinde sadece saz (Phragmites australis) örneklerinde (S 3 B, 10, OB,, ve OB 6 ) yüksektir (>2; Şekil 16). Tesislerin çevresinden alınan diğer bitki türlerinde Mn değerleri normal sınırlar içindedir (<1). Buna göre KBİ, TÜGSAŞ ve OSB tesislerinden bitkilere bir Mn bulaşmasının olmadığı, bu durumun saz örneğinin Mn'a olan düşkünlüğünden (Groudev vd., 2001) kaynaklandığı düşünülmektedir. İstatistiksel Değerlendirmeler Korelasyonlar Tüm bitki örneklerinden elde edilen iz element analiz sonuçlan kullanılarak hesaplanan

20 Jeoloji Mühendisliği Dergisi 29 (1) 2005 Araştırma Makalesi / Research Article Pearson korelasyon katsayısı matriksine göre Cu- Zn (0,85; 0,01), Cu-Pb (0,37; <0,01), Zn-Pb (0,35, <0,01), Pb-S (0,59; 0,01) ve Fe-V (0,85; 0,01) element çiftleri arasında pozitif ve anlamlı bir ilişki vardır. Buna göre bitkilerde Cu, Pb ve Zn ile Pb ve S birlikteliği görülmektedir. Faktör analizi Çalışma sahasından alman tüm bitki örneklerine ait iz element dağılımındaki değişimin % 57,2'sinin 2 ayn faktöre bağlı olduğu anlaşılmaktadır (Çizelge 5). Buna göre orijinal veri setindeki değişimleri yansıtan faktör yüklerinden şu gruplar oluşturulabilir. 1. faktörü temsil eden Cu, Pb ve Zn pozitif davranış gösterirken, Mn, Cd ve Co negatif davranmaktadır. 2. faktörü oluşturan değişkenler FeveV'dur. tesisler değildir. Şekil 15'den de görüldüğü gibi çalışma sahasının güneyinde lokal olarak Fe zenginleşmesi bulunmaktadır. Ancak Fe'in buradaki kaynağı hakkında herhangi bir yorum yapılamamıştır. Elementler arası bu ilişkiler, faktör yüklerinin birbirine karşı gösterimi ile de ortaya konabilir (Şekil 17). İki ayrı zenginleşmeye işaret eden 1. ve 2. faktörlerin birbirlerine karşı grafiksel gösterimi elementler arası ilişkileri görselleştirmektedir. Buna göre Cu, Pb ve Zn bir grup oluşturmakta, Fe ve V ise farklı bir alanda toplanmaktadır. Buradan Cu-Pb- Zn ile Fe zenginleşmesi açıkça görülmektedir. Çizelge 5.Çalışma sahasından alınan bitki örneklerindeki iz elementler için hesaplanan faktör analizi. Table 5. Factor loading matrix for the metal concentration in the plant samples collectedfrom study area. Element Yeterli Toksik (ppm) Cu Pb Zn Mn Fe Cd 0,05-0, As 1-1, Ni 0, Cr 0,1-0, Co 0, Buna göre 1. faktör tesislerden (KBİ, Tügsaş ve OSB tesisleri) kaynaklanan Cu, Zn ve Pb kirliliğini göstermektedir (Şekil 12, Şekil 13, Şekil 14). 2. faktör ise Fe zenginleşmesini göstermektedir. Fe zenginleşmesinin tesislerden kaynaklandığı düşünülmekle birlikte, tek kaynak Şekil 17.Çalışma sahasından alınan bitki örneklerindeki iz elementlerin temsil ettiği 1. ve 2. faktör yüklerinin nokta diyagramda gösterimi Figüre 17. Diagram of factor loading illustrating factor loading of metal concentration in the plant samples collected from study area Kirlenme Derecesi Ağustos 2000, Haziran 2001 ve Ekim 2001 dönemlerinde alınan bitki örnekleri, özellikle de bölgede ekonomik değere sahip tütün (Nicotiana